题目内容

2．化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键．请回答下列有关实验装置的相关问题：
Ⅰ．图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置，甲同学认为图B装置进行酯化反应效果比A  要好，他的理由是便于冷凝回流，减少反应物损失；乙同学经查阅资料认为图C装置进行酯化反应效果更好，他的理由是既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成．


Ⅱ．某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况．甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应．（已知：C+4HNO3 （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  4NO2↑+CO2↑+2H2O）
（1）甲同学的实验应该在通风橱中进行，才符合化学实验安全性的要求．
（2）乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观
点是错误的，他的理由是4HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O （用化学方程式表示），为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示．
（3）常温下存在：2NO2?N2O4请用平衡移动原理解释B装置的作用降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2（用文字表述）．
（4）C装置中出现的现象是C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀），经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO3-形式存在，写出生成该离子的离子方程式C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀）．

分析 I．图B装置进行酯化反应效果比A要好，与冷凝管的作用有关；图C装置进行酯化反应效果更好，与冷凝与分离产物使平衡正向移动有关；
Ⅱ．（1）碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，二氧化氮有毒；
（2））浓硝酸不稳定，加热易分解，为防止干扰，应该防止浓硝酸分解；
（3）温度低，平衡向生成四氧化二氮的方向移动；
（4）二氧化碳能和氢氧化钡溶液反应生成难溶性的碳酸钡，二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸，硝酸和氢氧化钡发生酸碱中和反应．

解答 解：Ⅰ．图B装置进行酯化反应效果比A要好，是因B中冷凝管便于冷凝回流，减少反应物损失；图C装置进行酯化反应效果更好，是因装置C中既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成，
故答案为：便于冷凝回流，减少反应物损失；既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成；
Ⅱ．（1）二氧化氮有毒，则甲同学的实验应该在通风橱中进行，才符合化学实验安全性的要求，
故答案为：通风橱；
（2）浓硝酸不稳定，加热易分解生成二氧化氮，浓硝酸和碳在加热条件下反应也生成二氧化氮，所以对实验造成干扰，反应方程式为4HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O，要想检验浓硝酸和碳反应不能根据是否生成二氧化氮判断，
故答案为：4HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O；
（3）根据题给信息知，0℃时四氧化二氮为液体，所以温度越低，二氧化氮越向四氧化二氮方向移动，所以要使用冰水混合物冷却二氧化氮气体，从而将混合气体中的二氧化氮除去，
故答案为：降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2；
（4）氧化碳能和氢氧化钡溶液反应生成难溶性的碳酸钡，所以看到的现象是：C中溶液变浑浊，二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸，硝酸和氢氧化钡发生酸碱中和反应，所以溶液呈出现硝酸根离子，反应方程式为4NO2+O2+2Ba（OH）2=2Ba（NO3）2+2H2O，离子反应为4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O，
故答案为：C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀）；4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，把握图中装置的作用、反应原理及实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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12．密闭容器中发生如下反应：A（g）+3B（g）?2C（g）△H＜0，根据下列速率-时间图象，回答下列问题．               
（1）下列时刻所改变的外界条件是：t1升高温度；t3使用催化剂；t4减小压强；
（2）物质A的体积分数最大的时间段是t5～t6；
（3）上述图象中C的体积分数相等的时间段是t2～t3、t3～t4；
（4）反应速率最大的时间段是t3～t4．
（5）t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系K0＞K3=K5．
13．顺丁橡胶、制备醇酸树脂的原料M以及杀菌剂N的合成路线如下：

已知：
i．+$\stackrel{△}{→}$

ii．RCH=CHR$→_{（2）Zh．H_{2}O}^{（1）O_{2}}$ECHO+R′CHO（R，R′代表羟基或氢）
（1）CH2=CH-CH=CH2的名称是1，3-丁二烯；
（2）顺式聚合物P的结构式是；
（3）A的相对分子质量为108．
①反应II的化学方程式是2CH2=CH-CH=CH2$\stackrel{△}{→}$
②1molB完全转化为M所消耗的H2的质量是6g．
（4）A的某些同分异构体在相同反应条件下也能生成B和C，写出其中一种同分异构体的结构简式
（5）杜仲树是我国特产，杜仲胶可从杜仲树的树皮、叶、果实中提取，杜仲胶是反式聚异戊二烯．现在已开发出多种产品，如杜仲胶形状记忆材料、海底电缆、绝缘器件和高尔夫球外壳等．下面是合成杜仲胶的流程，请回答下列问题

①写出A的名称乙炔．
②写出Ⅰ的反应类型加成反应；Ⅱ的反应类型加成反应．
③写出C的结构简式．
10．硼与铝的性质相似，能与氧气、氢氧化钠溶液等物质反应．硼与氯气反应生成三氯化硼（BCl3），生成的三氯化硼遇水水解产生白雾（已知：BCl3的熔点为-107.3℃，沸点为12，5℃），且三氯化硼用于制取乙硼烷（B2H6）．某兴趣小组设计如图所示装置制备三氯化硼．

回答下列问题：
（1）装置D中发生反应的化学方程式为2B+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl3．
（2）装置B、E的作用分别是除去Cl2中的HCl；冷却和收集三氯化硼．
（3）可以用盛装碱石灰（填试剂名称）的干燥管代替装置F和G，使实验更简便．
（4）为了顺利完成实验，点燃酒精灯的正确操作是a（填字母），其理由是先用Cl2排尽装置中的空气，避免氧气和硼粉反应生成B2O3．
a．先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯
b．先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯
c．同时点燃A、D两处酒精灯．
17．化石燃料的燃烧会产生大量污染大气的二氧化硫和温室气体二氧化碳．而氢气和氮气都被认为是无碳无污染的清洁能源．
I．“氢能”将是未来最理想的新能源．
（1）某些合金可川于储存氢，金属储氢的原理可表示为：M+xH2=MH2x△H＜0 （M表示某种合金）
图甲表示温度分别为T1、T2时，最大吸氢量与氢气压强的关系．

则下列说法中，正确的是cd．
a．T1＞T2
b．增大M的量，上述平衡向右移动
c．增大氢气压强，加快氢气的吸收速率
d．金属储氢过程中M做还原剂，价态升高
（2）工业上通常用生产水煤气的方法制得氢气．其中C（g）+H2O（g）=CO（g）+H2（g），在850℃时平衡常数K=1．若向1L的恒容密闭真空容器中同时加入xmolC和6．OmolH2O．
①850℃时反应达到平衡，x应满足的条件是x＞2．
②对于上述平衡状态，改变下列条件能使反应速率增大，且平衡向正向移动的是b．
a．选用更高效的催化剂          b．升高温度 c．及时分离出氢气               d．增加氢气的浓度
II．CO2是合成尿素的原料
现在以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池（如装置乙所示），其中负极通入H2，正极通入O2和CO2的混合气体．乙装置中a、b为石墨，电解一段时间后，b电极附近滴入酚酞溶液变红，NaCl溶液的体积为100mL．
（1）工作过程中，乙装置中d电极的电极反应式是O2+4e-+CO2=CO32-，丙装置中电极a为阳极（填电极名称）．
（2）若在a极产生112mL（标准状况）气体，25℃时丙装置中所得溶液pH=13（忽略电解前后溶液体积变化）
III．氨是制备尿素的原料，NH3、N2O4等在工农业生产，航天航空等领域有广泛应用．
（1）氨在氧气中燃烧，生成水和一种空气组成成分的单质．已知：N2（g）+3H2（g）?2MH3（g）△H=-92.4kJ/mol及H2的燃烧热为286kJ/mol．试写出氨在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式：4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=-1531.2KJ/mol．
（2）氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将a mol•L-1的氨水和b mol•L-1的硫酸以3：2的体积比混合，反应后溶液呈中性．用含a和b的代数式表示出NH3H2O的7电离平衡常数$\frac{4b}{3a-4b}$×10-7．
4．三草酸合铁酸钾晶体（K3[Fe（C2O4）3]•xH2O）是一种光敏材料，在110℃可完全失去结晶水．为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：
（1）铁含量的测定
步骤一：称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液．
步骤二：取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳，同时，MnO4-被还原成Mn2+．向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍呈酸性．
步骤三：用0.010mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02mL，滴定中MnO4-被还原成Mn2+．
重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98ml．
请回答下列问题：
①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、溶解、转移、洗涤并转移、定容摇匀．
②加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+．
③写出步骤三中发生反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O．
④实验测得该晶体中铁的质量分数为11.20%．在步骤二中，若加入的KMnO4溶液的量不够，则测得的铁含量偏高．（选填“偏低”“偏高”“不变”）
（2）结晶水的测定
将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩锅中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热至110℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量；计算结晶水含量．请纠正实验过程中的两处错误：加热后的晶体要在干燥器中冷却；两次称量质量差不超过0.1 g．
11．下列有关同分异构体数目的叙述错误的是（　　）
A．甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物共有5种
B．菲的结构简式如图，它与硝酸反应，可生成5种一硝基取代物
C．与互为同分异构体的芳香族化合物有6种
D．某饱和链烃，分子中含有5个碳原子的，其一氯取代物共有8种
8．氟是自然界中广泛分布的元素之一．由于氟的特殊化学性质，它和其他卤素在单质及化合物的制备与性质上存在较明显的差异．
Ⅰ．化学家研究发现，SbF5能将MnF4从离子[MnF6]2-的盐中反应得到，SbF5转化成稳定离子[SbF6]-的盐．而MnF4很不稳定，受热易分解为MnF3和F2．根据以上研究写出以K2MnF6和SbF5为原料，在423K 的温度下制备F2的化学方程式：2K2MnF6+4SbF5 $\frac{\underline{\;423K\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑现代工业以电解熔融的氟氢化钾（KHF2）和氟化氢（HF）混合物制备氟单质，电解制氟装置如图所示．
已知KHF2是一种酸式盐，写出阴极上发生的电极反应式2HF2-+2e-═H2↑+4F-．电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开的原因是氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸．
Ⅱ．①卤化氢的熔沸点随相对分子质量增加而升高，而HF熔沸点高于HCl的原因是HF分子间含有氢键．HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃，其化学反应方程式为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O．
②已知25℃时，氢氟酸（HF）的电离平衡常数Ka=3.6×10-4．
某pH=2的氢氟酸溶液，由水电离出的c（H+）=10-12 mol/L；若将0.01mol/L HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合，则溶液中离子浓度大小关系为：c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+）
③又已知25℃时，溶度积常数Ksp（CaF2）=1.46×10-10．现向1L 0.2mol/L HF溶液中加入 1L 0.2mol/L CaCl2 溶液，通过列式计算说明是否有沉淀产生：c（H+）=c（F-）=$\sqrt{3.6×10{\;}^{-4}×0.1}$mol•L-1=6×10-3mol•L-1，c（Ca2+）=0.1mol•L-1，c2（F-）•c（Ca2+）=3.6×10-5×0.1=3.6×10-6＞1.46×10-10，则该体系有CaF2沉淀．
8．已知甲苯（）的一氯取代物有4种，则甲苯与氢气加成后产物的一氯取代物有（　　）
A．4种B．5种C．3种D．6种

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